城市供水系统节能问题分析

钱遇

（合肥供水集团有限公司，安徽 合肥 230011）

城市供水系统节能问题分析

钱遇

（合肥供水集团有限公司，安徽 合肥 230011）

城市供水系统的正常运行是日常生活的基本保障，水资源在我们的生活中扮演着不可或缺的角色，但是由于在城市供水系统中存在诸多不合理的设计，使得供水系统耗能日益增加，在供水过程中造成了很大的浪费，因此必须采取一系列有效的措施，例如进行设备的维护和改进、优化管网和泵站、减少供水系统能源的消耗、做到供水系统的科学性和实用性，实现城市供水系统的可持续发展。

城市供水系统；节能；能耗分析；优化措施 ；泵站 ；管网

随着我国社会的飞速发展，能源问题也日趋严峻，尤其是城市供水问题。城市供水系统有设备复杂、覆盖区域广等特点，在城市供水过程中可能造成巨大的能源浪费。为了减少这些浪费，应实地检测器件设备的工作效率，维护更新落后的设备，提高能源的利用率。为了实现长久的发展，必须解决城市供水系统的漏洞，大大减少城市的废水、污水的排放量，只有这样才能减少经济的支出，将更多的费用投放到城市供水系统中去，维护、改进设备并优化措施，这对于我们国家节能计划具有积极的意义。

1 城市供水系统节能的意义

水是生命之源，是维持我们生活最基本的能源，水资源的供应问题跟我们的生活息息相关，因此每个人都应该重视水资源问题。节约水资源对于我国生产力的发展和经济水平的提高有着非常重大的意义，一方面节约水资源不仅能减少水资源的使用量，使处理过程中的费用降低，另一方面节约用水还可以减少处理日常生活的废水的经济费用。

随着我国人民生活水平的不断提高和社会的飞速发展，城市供水系统的节能显得更为重要。由于技术、设计、管理等方面存在的问题，在供水过程中有很大的能源浪费。水资源和其他能源都是有限的，要利用有限的资源在地球上长久的生存和发展下去，必须将能源问题放在首位。除了在思想上要认识到城市供水系统节能的重要性，还要落实到行动中，只有这样才能真正体会到城市供水系统节能的意义。

2 城市供水系统能耗分析

20世纪90年代初，我国城市供水生产量为1.42× 108m³/d，本世纪初期则增长到了2.48×108m³/d，与20世纪90年代初相比较大约增长了70%。根据数据，消耗2.72kW·h的电能能使1千吨水上升1m，而普通的水泵运行效率大约是在75%左右，电动机的工作效率大约是95%，如果理论上耗电4kW·h，那么产水过程中实际耗电量就会超出理论值，其中超出部分就体现在各个泵站的节能情况的不同。根据资料表明，在被调查的美国的100所城市供水系统中，平均电能耗费量是0.5kW·h/m³，这表明美国的供水系统的技术比我国供水系统的技术先进很多，我国供水能耗过大的问题亟待解决。我们不仅要熟知泵站的节能情况，还要了解泵站中各种器件设备的运行效率，通过了解与总结，制定出有效节能的措施。在了解设备工作效率的时候，一定要通过实地检测来获取数据。泵站单耗可依据此公式计算：

我们可以从表达式中看出，由于水泵运行效率的低下和泵站运行过程中的扬程导致的电能的大量的浪费，这样耗费了很多能源，因此我们要从这些地方入手，改进水泵的运行效率，达到节能的目的。

3 城市供水系统实施的节能与优化措施

3.1 优化供水泵站

我国一般城镇供水系统结构示意图如图1所示。在我国泵站中，最耗能的器件包括有变压器、水泵、配电屏、电动机、止回阀等等。如果这些设备器件耗费过多能源，就得不偿失了，要及时换成先进的节能器件。每隔一段时间，进行检测这类器件，如果检测表明某些器件的系统不匹配，或者型号不匹配等原因造成工作效率低下，应当马上进行更换，使设备工作在最高效的状态，提高工作效率。比如在对水泵的改进中，应该减少甚至不用多级泵叶轮和叶轮车割。

在整个供水系统中，如若供水源头、用户需求量、泵站水量等发生较大改变，就会使器件设备的运行效率大大降低，能量的利用率会降低，增加电能的消耗量，所以需要通过水泵调速技术对供水泵站进行优化，进而达到节能的目的。

图1 水厂供水系统结构组成

3.2 优化管网漏损率

在城市供水过程中，水的供应量越多，那么供水所耗费的能量越多，因此，优化管网漏损率，会使水的供应量减少，进而达到减少供水耗能的目的。有资料表明，在检测的408个城市中，平均管网漏损率竟高达19.06%，在供水过程中，漏损量高达100亿m³/年。有关人员推算，如果到2020年，我国的城市供水漏损率不低于10%，那么将面临水资源缺乏的问题。因此必须将降低管网漏损率作为重要任务，设计合理的方案，采取科学有效的措施。在选择管网材料时，要结合当地的气候和海拔选择合适的材料，加强施工质量的监督，杜绝豆腐渣工程。在此基础上降低供水过程中的费用，进而增加供水企业的资金，投放到需要的部分去。

在保证用户需求量的同时，要采取减少能耗的措施。近些年来，我国对农村进行城镇化建设，但是在铺设供水管时，相关人员没有进行实地勘测，管线的规格和搭配与实地情况不相符，且随着水管使用年限的逐年增加，在水管的内部积聚了大量的残渣污垢，大大降低了供水的能力，增加了资源的浪费。因此要保证供水系统中供水状况良好，就要定期清理管内残垢，处理其中的异常情况。比如在供水过程中，对于使用年限较久的管道，在不影响器件设备正常工作的前提下，增大水泵水压，解决浪费能源的问题。

3.3 优化输配水管网

要减少管网水头的损失，首先我们应该明确其损失在城市供水系统的部分扬程中，因此必须合理的设计水管网。要达到减少扬程，减小管网的压力和漏损率的目的，我们应该首先考虑地形对其的影响，能够充分发挥地形在供水系统中的重大作用。供给水资源的主干道大多数邻近海拔高和居住者多的地区，耗费最少的能源供给人们日常生活的必需水资源。如果用户居住于海拔过高的山上，则需要通过加压泵、分区调水等来减少水源的消耗，达到城市供水系统的经济性和科学性。

在进行供水时，要考察供水地形的变化，使用加压泵，通过供水干管分区或者水泵串联的措施调节出厂水的压力，这样不仅能满足用户的需要，还能极大限度的降低水源的损耗。当出厂水压在0.35～0.55MPa时，供水系统能取得最高节能效果。

3.4 加强设备维护

（1）改善机泵的工作效率。要使机泵工作在最理想的状态，就必须协同好机泵的最高效率点和最高扬程的关系，可以使用变频调速电机，这样能够使水泵更加灵活的适应各个时段的压力要求，最大化的减少能源的消耗。

（2）清理管中污垢，降低管头损耗。使用年限较久的管网，其内部可能积聚了大量污垢，这样就增大了管道的粗糙系数，这样不仅仅会耗费更多的电能来供水，而且还会使水源的质量下降，进而影响人们的生产生活。因此要定期清除管内壁的污垢，使供水环境干净卫生，这样既可以节能，又提高了水的质量。

（3）对于使用年限比较久的管网，应定期进行检查，修漏，避免水源在供给过程中出现较大的漏损，节约能源。

（4）对于楼层较高的建筑，可以在合适的区域修设储水加压系统，这样能节约不少资金。

4 结语

综上所述，城市供水系统节能问题迫在眉睫，相关部门应制定合理的方针，采取有效的措施进行供水系统的改进，加强设备的维护，进行管道的修复和完善，降低供水过程中的能源损耗，减少在供水系统中不必要的资金浪费，合理的处理好供水量和用户的需水量之间的关系，那么城市供水节能问题就会得到妥善的解决，就能实现城市供水系统长久的发展。

[1]王春华.城市供水系统安全性之我见[J]. 水利天地，2014(02).

[2]唐祎骕,王乐.探究城市供水系统节能与优化[J]. 智能城市，2016(07).

TU991

A

1671-0711（2017）07（上）-0199-02